一、改性塑料的概念和發(fā)展

　　概念：塑料聚合物通過添加功能助劑、添加劑、填料等、或通過不同聚合物的共混，通過機械設(shè)備采用物理方法、化學(xué)方法或?qū)⒉煌姆椒ㄓ袡C結(jié)合，制成符合一定要求的塑料聚合物。

　　改性技術(shù)：主要采用共混、填充、增韌、增強、相容、阻燃、合金化等技術(shù)，以提升樹脂在阻燃性、耐老化、力學(xué)性能以及電、磁、光、熱等方面的特性。

　　在通用塑料工程化、工程塑料高性能化基礎(chǔ)上，改性塑料的生產(chǎn)過程也引入了納米技術(shù)、凝聚態(tài)物理、節(jié)能環(huán)保等前沿科學(xué)，使得塑料制品的應(yīng)用廣度和深度進一步增加，成為節(jié)約石油資源、降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟效益的有利手段，其應(yīng)用覆蓋了辦公設(shè)備、家用電器、電子電氣等傳統(tǒng)行業(yè)和軌道交通、精密儀器、航空航天、新能源等高新技術(shù)領(lǐng)域。

　　從傳統(tǒng)行業(yè)和高新技術(shù)的需求對比來看，傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的需求更關(guān)注產(chǎn)品的成本和不同批次間的一致性，而高新技術(shù)領(lǐng)域則關(guān)注產(chǎn)品的性能是否滿足設(shè)計需要。目前，我國從事改性塑料的企業(yè)有數(shù)百家，從業(yè)人員有數(shù)萬人。汽車、家用電器、燈飾照明等市場的發(fā)展使得改性塑料消費量逐年增長，平均年增長率超過15%。

　　二、塑料改性的熱點技術(shù)及其原理

　　盡管改性塑料可以通過多種方法進行實現(xiàn)，但如今采用最多的制作工藝仍是在塑料中填充或是復(fù)合壓制合金材料。制作過程中主要涉及長玻纖維增強技術(shù)、共混與合金技術(shù)以及納米技術(shù)等。

　　1、長玻纖維增強技術(shù)

　　長玻纖維增強技術(shù)即在塑料中融入玻璃纖維，從而獲得較普通金屬在強度、韌性、重量、價格等方面的優(yōu)勢。長玻纖維增強技術(shù)主要應(yīng)用于汽車發(fā)展，所獲得的高性能改性塑料能夠替換汽車上的一些機械零部件，從而使汽車在滿足一定強度、使用性條件下獲得更輕的重量和性價比。

　　2、共混與合金技術(shù)

　　共混與合金技術(shù)是指將兩種或兩種以上的聚合物按照一定比例混合，然后通過化學(xué)、物理等方法混合金化。通過這種技術(shù)獲得的改性塑料往往在加工性能、力學(xué)性能、耐熱性、阻燃性等方面有很大提升，是塑料工業(yè)中最為活躍的品種之一，廣泛用于精密儀器、辦公設(shè)備、包裝材料、建筑材料等領(lǐng)域。

　　3、填充與納米技術(shù)

　　納米技術(shù)不僅能夠幫助塑料制品擁有更強的韌性和力學(xué)性能，還能夠賦予塑料新的性能，拓寬塑料的應(yīng)用領(lǐng)域。比如各種納米無機粉體材料改性塑料，就有著出眾的抗老化性。

　　4、可降解技術(shù)

　　塑料一直是環(huán)境治理中的難題。它在自然界中難以降解，因此長期存在于土壤中。如今，環(huán)保理念深入人心，淀粉塑料、可降解塑料等綠色環(huán)保型改性塑料產(chǎn)品成為新熱點。

　　三、塑料改性再生技術(shù)的主要注意點

　　1、再生塑料的相容性

　　再生塑料常見的有：PVC、PE、PP、HIPS、ABS、、AS、PMMA、PET、PBT、PC、PA6、PA66、POM、PPS、高溫尼龍、EVA、TPU、TPE等，其相容性是相似相容的原則。對于再生材料，關(guān)鍵要把握住哪些能適當(dāng)混合，哪些混合不好。以下詳細介紹不同類別的再生塑料改性需注意的重點：

　　PE、PP類

　　原則要分清HDPE（低壓PE），LDPE（高壓PE）、LLDPE（線性）。對于LDPE與LLDPE混合使用相對問題少，而兩者與HDPE混合使用在生產(chǎn)中出現(xiàn)問題較多;

　　對于像HIPS、ABS、、AS、PMMA中不能含有PE料，而對于象尼龍類含有部分PE，反而有利于解決其吸水性、易釘釘子等性能;

　　對于PP，在回收再生改性中，可以適當(dāng)含有部分LDPE與LLDPE。

　　PVC類

　　在其中混有部分ABS、EVA類的反而能提高其韌性，因此在生產(chǎn)PVC時，可以適當(dāng)含有ABS、EVA等。原則上除做PVC/ABS合金，其它材料中不能含有PVC。

　　ABS類

　　對于HIPS與ABS，兩者之間相容性沒有問題，關(guān)鍵是兩者混合韌性大幅下降，即使加增韌劑都比較難以提高其沖擊性，除非是進行合金化即加入第三成分才能提高其韌性，所以兩者一定要分清，不能混合在一起;

　　ABS與AS可以完全混合，關(guān)鍵是根據(jù)其韌性要求來調(diào)整其比例;

　　ABS、AS與PMMA混合在一起可以制作高光ABS，或者添加在亞克力板中使用。

　　PA類

　　PA6與PA66可以完全混合，用來改性成尼龍工程料;

　　對于高溫尼龍類要避免混入在PA6或者PA66中，因高溫尼龍熔點溫度比較高，在PA6或PA66的加工溫度中完全不能熔融。

　　POM類

　　POM原則上不能混在其它材料中，因其加工溫度比較窄且易降解。對于POM再生水口，可以用TPU類增韌劑提高其韌性。

　　2、再生塑料的合金化

　　對于再生塑料，有部分是不能充分分開，而我們也可以利用再生塑料的性質(zhì)，用這些再生料或不能分開的再生料制作塑料合金，生產(chǎn)出符合要求的改性料。所以要知道這些就要了解常生產(chǎn)的塑料合金及其常使用的相容劑。

　　3、再生塑料的增強

　　對于再生塑料的增強，常提到的多是玻纖增強，對于像碳纖及鋼纖等再生塑料增強比較少見。對于玻璃纖維增強，主要要做好以下幾點：

　　PE/PP合金

　　這兩個材料本身有相容性，對于PE在剛性和耐熱性不夠的情況下，可以考慮適當(dāng)加入部分PP（以試驗為前提）;

　　對于在PP改性中經(jīng)常加入PE，主要是提高其增韌性，減少增韌劑POE的用量;

　　對于再生PE、PP考慮到成本，可以選擇再生EVA、POE及聚烯烴彈性體增韌。

　　PA/PE合金

　　PA/PE合金，此類合金即可以減少尼龍的吸水性，也可以提高增強的尼龍的柔性。這類再生料市場最多的是此類復(fù)合膜，根據(jù)尼龍含量的不同再適用方向不同，對于尼龍含量低于30%的可以考慮在PE中消耗使用，對于尼龍含量超過30%的，原則上要使用在尼龍產(chǎn)品中比較理想。如尼龍含量在50%的再生復(fù)合膜料，在尼龍6增強30%玻纖中，添加不超20%的再生復(fù)合膜料，可以做到與新料尼龍6增強30%的物性。

　　ABS/PC合金

　　ABS/PC合金具有良好的機械強度、韌性和阻燃性，廣泛用于建材、汽車和電子電器，這類是市場使用量大，再生數(shù)量比較多的種類。常用相容劑如ABS、AS、PS等接枝馬來酸酐;丙烯酸酯共聚物等，對于其增韌劑主要是MBS類與丙烯酸酯共聚物等。

　　PC/PBT合金

　　PC/PBT合金具有高強度高韌性，廣泛應(yīng)用于汽車、電器、體育用品等部件。對于常用相容增韌劑可以參考PC和PBT使用的，如甲基丙烯酸甲酯接枝物、丙烯酸酯共聚物等。

　　ABS/PMMA合金

　　ABS與PMMA合金，ABS/PA合金是耐沖擊、耐化學(xué)性、耐熱性和流動性良好的材料，用于汽車內(nèi)飾件儀表盤、電動工具、運動器具、割草機和吹雪機等工業(yè)部件。

　　對于常用相容增韌可以參考ABS和尼龍使用的，如ABS-g-MAH、POE-g-MAH等。

　　ABS/PBT合金

　　ABS/PBT合金有良好的耐熱性、強度和流動性，適用于汽車內(nèi)外飾件、摩托車外飾件、電器外觀件等。對于常用相容增韌劑可以參考ABS和PBT使用的，如甲基丙烯酸甲酯接枝物等。

　　ABS/PCTA合金

　　ABS/PCTA（常稱為低溫PET）合金，其兩者相容性好，可以根據(jù)ABS/PBT合金適當(dāng)考慮增韌相容體系，很多此類合金在市場作為ABS出售。

　　ABS/PET合金

　　ABS/PET合金，此類合金關(guān)鍵是處理好PET的后結(jié)晶性，在考慮其相容增韌的同時，要考慮到其結(jié)晶性，如增韌相容體系可以考慮甲基丙烯酸甲酯接枝物、沙林樹脂等，同時考慮到其加工性，要選擇適當(dāng)?shù)某珊藙┘皾櫥瑒?br />
　　HIPS/PPO合金

　　HIPS與PPO合金，此二者合金可以以任何比例混合，判斷其PPO含量的方式可以通過測試分析，也可以通過簡單的熱變形溫度適當(dāng)判斷，如30%HIPS其熱變形溫度大概在145度（純的PPO大概在190度）。

　　要處理好玻纖與塑料的表面結(jié)合，一是添加偶聯(lián)劑進行表面處理，如PP加玻纖可以添加偶聯(lián)劑KH-550等;二是添加相容劑進行表面連接處理，如PP加玻纖可以添加PP-g-MAH（PP接枝馬來酸酐）等。

　　根據(jù)強度要求，對于強度要求高的盡量玻纖細，如常見玻纖988A，如果不強調(diào)一般是給14μ，而用10μ——12μ的強度就會高。不過也不是越細越好，同等條件小越細就會導(dǎo)致越難剪切與分散，特別是象黏度低的PP與PE更難剪切，有時會導(dǎo)致拉條困難。（內(nèi)容參考《塑料改性技術(shù)方法與新配方新材料實用手冊》王經(jīng)武）

　　四、改性塑料目前的主要輸出行業(yè)

　　1、環(huán)?？瓦\主導(dǎo)車用改性塑料

　　在一輛汽車中，有多個部件需要使用改性塑料，比如保險杠、燃油箱、方向盤、內(nèi)飾等。每輛汽車使用改性塑料的重量約占汽車自身重量的7%到10%，在40千克至90千克之間。美國、德國、日本等發(fā)達國家的汽車改性塑料用量比例在10%到15%之間，有些甚至高達20%，如奧迪A2型汽車，塑料件總重量已達220千克，占自重的24.6%。

　　足以可見，改性塑料在汽車制造領(lǐng)域有著巨大的市場。

　　在輕量化技術(shù)中，以碳纖維為增強體，結(jié)合工程塑料耐腐蝕、低比重、抗沖擊、易成型、可二次使用等優(yōu)點制備的碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料（CFRTP），因其出色的性能已廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，它可替代傳統(tǒng)金屬材料及玻璃纖維增強材料制備的零部件，如汽車前端模塊、發(fā)動機周邊、車身、座椅骨架、電池托架、動力電池包殼體等。如金旸新材料開發(fā)的碳纖維增強PA系列減重效果明顯，可實現(xiàn)10%-20%的減重。

　　除了輕量化材料外，免噴涂、低氣味等環(huán)保材料也開始普遍應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。涂料中含有大量的VOC（揮發(fā)性有機物），免噴涂材料作為可以替代傳統(tǒng)涂裝的環(huán)保材料，受政策、市場的利好，如今已是一款熱門車用材料，可應(yīng)用于汽車控制面板、格柵、擋泥板、保險杠、后視鏡外殼等部件，還可呈現(xiàn)金屬質(zhì)感。

　　2、軌道交通對改性塑料的需求

　　我國軌道交通的發(fā)展就像中國高鐵的速度一樣飛速向前，高鐵和動車的國產(chǎn)化率越來越高，以及乘坐舒適性的提升，無疑對國產(chǎn)材料提出了更高的性能要求。

　　在改性塑料領(lǐng)域，聚酰胺復(fù)合材料具有高彈性、自潤滑性、耐磨性、耐沖擊性、耐腐蝕性等特點，能滿足軸承的性能要求，對鐵路運輸安全、高速、重載起到了關(guān)鍵作用。

　　國外如瑞典SKF公司在客車車輛軸承和機車牽引電機軸承上均采用25%的玻纖增強PA66復(fù)合材料制作軸承保持架。國內(nèi)如金旸開發(fā)的PA6/PA66，具有高彈性、耐沖擊、耐腐蝕、易加工、質(zhì)輕等特點，可用于滾動軸承保持架、軌距擋板、軌距塊、絕緣墊片、管套等零部件。

　　3、國產(chǎn)航空材料比例逐漸增加

　　我國航空領(lǐng)域曾受制于人，對進口材料比較依賴，長期以來國內(nèi)材料供應(yīng)商能夠生產(chǎn)符合航空性能要求的材料少之又少。

　　不過，伴隨著C919、運20、殲20等國產(chǎn)飛機研發(fā)技術(shù)的日趨成熟，國內(nèi)同步展開了一系列新材料研發(fā)，越來越多的技術(shù)壁壘被打破，越來越多的國產(chǎn)高性能材料開始應(yīng)用到航空領(lǐng)域。目前，我國自主研發(fā)的改性塑料具有耐高溫變化、自潤滑、抗震、耐化學(xué)和耐磨等特點，可用于機翼、支架、磨擦面、天線罩等多個零部件。此外，PEEK復(fù)合材料可減輕飛機重量，曾應(yīng)用于空客飛機的客艙門，目前也有多家國內(nèi)供應(yīng)商具備此項技術(shù)。